JP2004019639A - High pressure fuel pump controller for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置に係り、特に、内燃機関の燃料噴射弁に圧送される高圧燃料の吐出量を可変に調節できる内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在の自動車は、環境保全の観点から自動車の排出ガスに含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等の特定物質の排出ガスの削減が要求されており、これらの削減を目的として、ダイレクトインジェクションエンジン(筒内噴射内燃機関)の開発が行われている。前記筒内噴射内燃機関は、燃料噴射弁による燃料噴射を気筒の燃焼室内に直接行うものであり、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の粒径を小さくさせることによって前記噴射燃料の燃焼を促進し、排出ガス中の特定物質の削減及びエンジン出力の向上等を図っている。
【0003】
ここで、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の粒径を小さくするには、前記燃料の高圧化を図る手段が必要になり、このため前記燃料噴射弁に高圧の燃料を圧送する高圧燃料ポンプの技術が各種提案されている(例えば、特開平10−153157号公報、特開2001−123913号公報、特開2000−8997号公報、特開平11−336638号公報、特開平11−324860号公報、特開平11−324757号公報、特開2000−18130号公報、特開2001−248515号公報等参照)。
【0004】
前記特開平10−153157号公報所載の技術は、内燃機関の高圧燃料供給装置における燃料供給能力の向上を図るものであり、前記装置の可変吐出量高圧ポンプは、ポンプ室に3つの通路、すなわち、前記ポンプ室に低圧燃料を流入させる流入通路と、コモンレールに高圧燃料を送る供給通路と、スピル通路とが連通されており、前記スピル通路にはスピル弁が接続され、前記スピル弁の開閉動作によって燃料タンクへのスピル量を制御することにより吐出量を調整している。前記特開2000−123913号公報所載の技術は、ポンプ室の容積を吸入行程開始から吐出行程終了直前までの間に変化させることにより、吐出量を調整している。
【0005】
また、前記特開2000−8997号公報所載の技術は、燃料噴射弁の燃料噴射量に応じて供給される高圧燃料の流量制御を行うことにより、高圧燃料ポンプ駆動力の低減及び流量制御用の弁が作動しない場合にも燃料の供給を行うものであり、吸入弁の下流側(加圧室側)の圧力が上流側(吸入口側)の圧力に対して同等又はそれ以上のときに前記吸入弁に閉弁力が発生するものであって、前記吸入弁が閉弁方向に移動した際に係合するように付勢力を与えられた係合部材、外部入力により前記付勢力と逆方向の付勢力を係合部材に作用させるアクチュエータが設けられており、前記吸入弁の開閉動作により燃料吐出量を調節している。
【0006】
さらに、前記特開平11−336638号公報所載の技術は、エンジン運転状態にかかわらず精度良く燃料調量を行うものであり、3筒式ポンプにおいて燃料吐出量のサイクル変動を防止するため、ポンプの圧送に同期させて電磁弁の開閉を制御している。
【0007】
さらにまた、前記特開平11−324860号公報所載の技術は、可変吐出量高圧ポンプにおいて流量制御の高精度化、装置の小型化及びコスト低減を図るものであり、前記特開平11−324757号公報所載の技術は、燃料噴射圧力を可変制御する装置において目標圧力が変化した場合の応答性の向上を図るものであり、前記特開2000−18130号公報所載の技術は、燃料ポンプから吐出される燃料を常閉の電磁弁を用いて吸込み側にリリーフさせ、燃料噴射弁側の燃圧制御を行い、信頼性の向上を図るものである。
【0008】
更にまた、前記特開2001−248515号公報所載の技術は、前記常閉の電磁弁に与えられる開弁信号をコイル温度異常上昇を防ぐ目的で、燃料ポンププランジャの上死点から下死点に向かう吸入行程中における上死点過ぎの所定の位置において終了するように構成されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記可変吐出量高圧ポンプによる従来の燃料圧力制御の動作タイミングチャートは、図19に示すように、カム角信号とクランク角信号とからREF信号1801が生成され、REF信号1801を基準にして、角度又は時間制御でアクチュエータ駆動信号であるソレノイド制御信号(パルス)1802が出力される。ソレノイド制御信号1802を終了してもコイルにはしばらく電流が流れるため、ソレノイドは吸引力を維持したままとなる。
【0010】
例えば、ポンプに少量吐出量要求がなされた場合、ソレノイド制御信号1802はプランジャ上死点付近で出力される(制御内容詳細は、後述)。このとき、ソレノイドの吸引力が次の吐出行程まで維持されたままとなった場合、高圧燃料ポンプの特性によりポンプは全量吐出を行う。
【0011】
つまり、前記高圧ポンプは、全量吐出を行う一方で、ポンプには少量吐出を要求していることから、計測燃料圧力は目標燃料圧力に追従することが不可能となる。このことにより、内燃機関の運転条件における最適な燃料圧力を実現することができなくなり、ピストン表面に燃料が付着する等によって安定した燃焼が得られなくなり、排出ガスの性状の悪化という問題が発生する。
【0012】
即ち、本発明者は、可変吐出量高圧ポンプの制御においては、前記ソレノイド制御信号を終了するタイミングが重要であるとの知見を得たものであること、つまり、高圧燃料ポンプ制御装置は、前記アクチュエータの駆動信号の終了タイミングを、エンジン回転数、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量、バッテリ電圧、コイル抵抗の少なくとも1つを用いて算出し、その算出に基づいて前記プランジャの上死点以前に制限する必要があるとの新たな知見を得たものでる。
【0013】
しかし、前記従来の各技術は、例えば、コモンレールに送る燃料圧送量を調節するスピル弁の開閉時期を制御装置で制御すること等については記載されているものの、可変吐出量高圧ポンプのアクチュエータであるソレノイドの制御信号を制限する時期等については示されていないし、前記ことについて格別の配慮もなされていないものである。
【0014】
本発明は、前記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高圧燃料ポンプの制御信号の終了タイミングを制限することにより、高圧燃料ポンプの駆動制御の安定性の向上を図ることのできる内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置は、基本的には、気筒に備えられた燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁に燃料を圧送させる高圧燃料ポンプと、を有し、前記高圧燃料ポンプは、加圧室と、前記加圧室内の燃料を加圧するプランジャと、前記加圧室内に設けた燃料燃料通過弁と、前記燃料通過弁を操作するアクチュエータとを有し、前記制御装置は、前記高圧燃料ポンプの吐出量又は圧力を可変とするべく、前記アクチュエータの駆動信号を算出する手段を有し、該駆動信号を算出する手段は、前記アクチュエータの駆動信号の終了タイミングを所定の位相に制限する手段を有することを特徴としている。
【0016】
前記の如く構成された本発明の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置は、燃料の吸入通路を閉じさせるアクチュエータの駆動信号の出力時期が、燃料吐出量の制御を確実に可能とする位相の範囲内に制限されているので、燃料圧力を最適かつ迅速に制御することができ、燃焼の安定化及び排出ガス性能の改善に貢献することができる。
【0017】
また、本発明に係る内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置の具体的な態様は、前記所定の位相に制限する手段は、前記アクチュエータの駆動信号の終了タイミングを、前記プランジャの上死点以前に制限することを特徴としている。
【0018】
更に、本発明に係る内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置の他の具体的な態様は、前記所定の位相に制限する手段は、前記アクチュエータの駆動信号の終了タイミングを、エンジン回転数、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量、バッテリ電圧、コイル抵抗の少なくとも1つを用いて算出することを特徴としている。
【0019】
更にまた、本発明に係る内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置の具体的な態様は、 前記所定の位相に制限する手段は、電子回路を用いているものであることを特徴とし、前記アクチュエータの駆動信号の終了タイミングが前記所定の位相に制限された場合、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の少なくとも1つを変更制御することを特徴としている。
【0020】
前記の如く構成された本発明の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置は、アクチュエータの駆動信号の終了タイミングが前記所定の位相に制限されたことに加えて、内燃機関の運転が成層燃焼中か、燃料圧力の脈動が許容値以内か等を踏まえて、内燃機関の燃焼の切り換え制御を行うことができる。
【0021】
本発明に係る内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置の他の態様は、 気筒に備えられた燃料噴射弁と前記燃料噴射弁に燃料を圧送させる高圧燃料ポンプとを有し、前記高圧燃料ポンプは、加圧室と、前記加圧室内の燃料を加圧するプランジャと、前記加圧室内に設けた燃料燃料通過弁と、該燃料燃料通過弁を操作するアクチュエータとを有し、前記制御装置は、前記高圧燃料ポンプの吐出量又は圧力を可変とするべく、前記アクチュエータの駆動信号を算出する手段を有し、該駆動信号を算出する手段は、前記アクチュエータの駆動信号の出力タイミングが所定の位相以降の場合に駆動信号を出力しない手段を有することを特徴としており、前記駆動信号が出力されなかった場合、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の少なくとも1つを変更制御することを特徴としている。
【0022】
前記の如く構成された本発明の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置は、ポンプ制御装置の制御処理において、前記アクチュエータの駆動要求時間が運転条件等で算出される駆動時間より大きくなることがあり、このような場合最悪条件として燃料通過弁を確実に閉弁できない可能性があって、前記高圧ポンプが圧送を行えず、燃料圧力が脈動を大きくする可能性があることを踏まえて、この場合には、前記アクチュエータの駆動信号を出力することが不可能であると判定し、ポンプ位相制御信号駆動時間=0として、ソレノイドへの通電(アクチュエータの駆動)を禁止するものである。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置の一実施形態について説明する。
【0024】
図1は、本実施形態の筒内噴射内燃機関507の制御システムの全体構成を示したものである。筒内噴射内燃機関507は4気筒からなり、各シリンダ507bに導入れる空気は、エアクリーナ502の入口部502aから取り入れられ、空気流量計(エアフロセンサ)503を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁505aが収容されたスロットルボディ505を通ってコレクタ506に入る。
【0025】
前記コレクタ506に吸入された空気は、内燃機関507の各シリンダ507bに接続された各吸気管501に分配された後、ピストン507a、前記シリンダ507b等によって形成される燃焼室507cに導かれる。
【0026】
また、前記エアフロセンサ503からは、前記吸気流量を表す信号が本実施形態の高圧燃料ポンプ制御装置を有する内燃機関制御装置(コントロールユニット)515に出力されている。さらに、前記スロットルボディ505には、電制スロットル弁505aの開度を検出するスロットルセンサ504が取り付けられており、その信号もコントロールユニット515に出力されるようになっている。
【0027】
一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク50から燃料ポンプ51により一次加圧されて燃圧レギュレータ52により一定の圧力(例えば3kg/cm2)に調圧されるとともに、後述する高圧燃料ポンプ1でより高い圧力(例えば50kg/cm2)に2次加圧され、コモンレール53を介して各シリンダ507bに設けられている燃料噴射弁(燃料噴射弁)54から燃焼室507cに噴射される。前記燃焼室507cに噴射された燃料は、点火コイル522で高電圧化された点火信号により点火プラグ508で着火される。
【0028】
内燃機関507のクランク軸507dに取り付けられたクランク角センサ516は、クランク軸507dの回転位置を示す信号をコントロールユニット515に出力し、排気弁526のカム軸(図示省略)に取り付けられたカム角センサ511は、前記カム軸の回転位置を示す角度信号をコントロールユニット515に出力するとともに、高圧燃料ポンプ1のポンプ駆動カム100の回転位置を示す角度信号をもコントロールユニット515に出力する。
【0029】
さらに、排気管519中の触媒520の上流に設けられたA/Fセンサ518は、排出ガスのA/Fを検出し、その検出信号もコントロールユニット515に出力されている。
【0030】
図2に示すように、前記コントロールユニット515の主要部は、MPU603、EP−ROM602、RAM604、及び、A/D変換器を含むI/OLSI601等で構成され、クランク角センサ516、カム角センサ511、内燃機関冷却水温センサ517、並びに、燃圧センサ56を含む各種のセンサ等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、アクチュエータである高圧ポンプソレノイド200、前記各燃料噴射弁54及び点火コイル522等に所定の制御信号を出力して、燃料吐出量制御、燃料噴射量制御、及び、点火時期制御等を実行するものである。
【0031】
図3及び図4は、前記高圧燃料ポンプ1について示しており、図3は、前記高圧燃料ポンプ1を備えた燃料系システムの全体構成図を示し、図4は、前記高圧燃料ポンプ1の縦断面図を示している。
【0032】
前記高圧燃料ポンプ1は、燃料タンク50からの燃料を加圧してコモンレール53に高圧の燃料を圧送するものであり、シリンダ室7と、ポンプ室8と、ソレノイド室9とからなり、前記シリンダ室7は、前記ポンプ室8の下方に配置され、前記ソレノイド室9は前記ポンプ室8の吸入側に配置されている。
【0033】
前記シリンダ室7は、プランジャ2、リフタ3、プランジャ下降ばね4を有し、前記プランジャ2は、内燃機関507における排気弁526の前記カム軸の回転に伴って回転するポンプ駆動カム100に圧接されたリフタ3を介して往復動し、加圧室12の容積を変化させている。
【0034】
前記ポンプ室8は、低圧燃料の吸入通路10、加圧室12、高圧燃料の吐出通路11から構成され、吸入通路10と加圧室12との間には吸入弁5が設けられており、前記吸入弁5は、ポンプ室8からソレノイド室9に向かって吸入弁5の閉弁方向に付勢する閉弁ばね5aを介して、燃料の流通方向を制限する逆止弁である。前記加圧室12と吐出通路11との間には吐出弁6が設けられており、前記吐出弁6もまた、ポンプ室8からソレノイド室9に向かって吐出弁6の閉弁方向に付勢する閉弁ばね6aを介して、燃料の流通方向を制限する逆止弁である。なお、閉弁ばね5aは、プランジャ2による加圧室12内の容積変化により、吸入弁5を挟んで、加圧室12側の圧力が流入通路10側の圧力に対して同等、又はそれ以上になった場合には、前記吸入弁5を閉弁させるように付勢するものである。
【0035】
前記ソレノイド室9は、アクチュエータであるソレノイド200、吸入弁係合部材201、開弁ばね202から構成されており、前記吸入弁係合部材201は、その先端が前記吸入弁5に接離自在に当接されているとともに、前記吸入弁5に相対する位置に配設され、ソレノイド200の通電によって前記吸入弁5を閉弁させる方向に移動する。一方、ソレノイド200の通電が解かれている状態では、前記吸入弁係合部材201は、その後端に係合する開弁ばね202を介して前記吸入弁5を開弁させる方向に移動し、前記吸入弁5を開弁状態にする。
【0036】
燃料タンク50から燃料ポンプ51及び燃圧レギュレータ52を介して一定圧力に調圧された燃料は、前記ポンプ室8の吸入通路10に導かれ、その後、前記ポンプ室8内の加圧室12で前記プランジャ2の往復動により加圧され、前記ポンプ室8の吐出通路11からコモンレール53に圧送される。
【0037】
前記コモンレール53には、内燃機関507の気筒数にあわせて設けられた各燃料噴射弁54のほか、リリーフ弁55、燃圧センサ56が備えられており、コントロールユニット515は、クランク角センサ516、カム角センサ511、並びに燃圧センサ56の各検出信号に基づいてソレノイド200の駆動信号を出力して高圧燃料ポンプの燃料吐出量の制御を行っているとともに、各燃料噴射弁54の駆動信号を出力して燃料噴射の制御を行っている。なお、リリーフ弁55は、前記コモンレール53内の圧力が所定値を超えた場合に開弁され、配管系破損の防止を図っている。
【0038】
図5は、前記高圧燃料ポンプ1の動作タイミングチャートを示している。なお、ポンプ駆動カム100で駆動するプランジャ2の実際のストローク(実位置)は、図6に示すような曲線になるが、上死点と下死点の位置を分かり易くするために、以下、プランジャ2のストロークを直線的に表すこととする。
【0039】
次に、高圧燃料ポンプ1の具体的な動作を、図5の動作タイミングチャートを踏まえて説明する。
【0040】
プランジャ2は、前記カム100の回転によりプランジャ下降ばね4の付勢力に応じて上死点側から下死点側に移動すると、前記ポンプ室8の吸入行程が行われる。前記吸入行程では、前記吸入弁係合部材201であるロッドの位置が開弁ばね202の付勢力に応じて吸入弁5と係合して前記吸入弁5を開弁方向に移動させ、加圧室12内の圧力が低下する。
【0041】
次いで、プランジャ2が、前記カム100の回転によりプランジャ下降ばね4の付勢力に抗して下死点側から上死点側に移動すると、前記ポンプ室8の圧縮行程が行われる。前記圧縮行程では、コントロールユニット515からアクチュエータであるソレノイド200の駆動信号(ON信号)が出力されてソレノイド200が通電(ON状態)されると、前記吸入弁係合部材201であるロッドの位置が開弁ばね202の付勢力に抗して吸入弁5を閉弁方向に移動されるとともに、その先端が前記吸入弁5との係合を解かれ、前記吸入弁5が閉弁ばね5aの付勢力に応じて閉弁方向に移動することにより、加圧室12内の圧力が上昇する。
【0042】
そして、前記吸入弁係合部材201がソレノイド200側に最も吸引され、プランジャ2の往復動に同期する吸入弁5が閉弁して加圧室12内の圧力が高くなると、加圧室12内の燃料が吐出弁6を押圧し、前記吐出弁6は、閉弁ばね6aの付勢力に抗して自動的に開弁し、加圧室12の容積減少分の高圧燃料がコモンレール53側に吐出される。なお、ソレノイド200の駆動信号は、前記吸入弁5がソレノイド200側で閉弁されると、その通電が停止(OFF状態)されるが、前記のように、前記加圧室12内の圧力が高いため、吸入弁5は閉弁状態で維持されてコモンレール53側への燃料の吐出が行われる。
【0043】
また、プランジャ2が、前記カム100の回転によりプランジャ下降ばね4の付勢力に応じて上死点側から下死点側に移動すると、前記ポンプ室8の吸入行程が行われ、前記加圧室12内の圧力低下に伴って、前記吸入弁係合部材201が開弁ばね202の付勢力に応じて吸入弁5と係合されて開弁方向に移動するとともに、吸入弁5がプランジャ2の往復動に同期して自動的に開弁し、前記吸入弁5の開弁状態が保持される。そして、加圧室12内は圧力の低下が生じていることにより吐出弁6の開弁が行われない。以後前記動作を繰り返す。
【0044】
このため、前記プランジャが上死点に達する前の圧縮工程の途中で、ソレノイド200がON状態にされる場合には、このときから、コモンレール53への燃料圧送が行われ、また、燃料圧送が一度始まれば、加圧室12内の圧力は上昇しているので、その後に、ソレノイド200をOFF状態にしても、吸入弁5は閉塞状態を維持する一方で、吸入工程の始まりに同期して自動開弁することができ、ソレノイド200のON信号の出力タイミングにより、コモンレール53側への燃料の吐出量を調節することができる。さらに、圧力センサ56の信号に基づき、コントロールユニット515にて適切な通電ONタイミングを演算し、ソレノイド200をコントロールすることにより、コモンレール53の圧力を目標値にフィードバック制御させることができる。
【0045】
図7は、前記高圧燃料ポンプ制御装置を有するコントロールユニット515のMPU603が行う高圧燃料ポンプ1の制御ブロック図である。前記高圧燃料ポンプ制御装置は、基本角度算出手段701、目標燃料圧力算出手段702、燃料圧力入力処理手段703、及び、前記ソレノイド200の駆動信号を算出する手段をその一態様として備えるポンプ制御信号算出手段(アクチュエータ駆動信号算出手段)1502から構成されている。
【0046】
基本角度算出手段701は、運転状態に基づいてソレノイド200をON状態にするソレノイド制御信号の基本角度BASANGを演算してポンプ制御信号算出手段1502に出力する。図8は、吸入弁5の閉弁タイミングと高圧燃料ポンプ吐出量の関係を示したものであり、該図8から理解されるように、基本角度BASANGは、要求燃料噴射量と高圧燃料ポンプ吐出量が釣り合うように前記吸入弁5が閉弁する角度を設定する。
【0047】
目標燃料圧力算出手段702は、同じく運転状態に基づきその動作点に最適な目標燃料圧力Ptargetを算出してポンプ制御信号算出手段1502に出力する。燃料圧力入力処理手段703は、燃料圧力センサ56の信号をフィルタ処理し、実燃料圧力である計測燃料圧力Prealを検出してポンプ制御信号算出手段1502に出力する。
【0048】
そして、ポンプ制御信号算出手段1502は、後述するように、前記各信号に基づいてアクチュエータ駆動信号である前記ソレノイド制御信号を演算してソレノイド駆動手段707に出力する。
【0049】
図9は、前記コントロールユニット515(高圧燃料ポンプ制御装置を含む)の動作のタイミングチャートを示している。コントロールユニット515は、カム角センサ511からの検出信号(CAM信号)とクランク角センサ516からの検出信号(CRANK信号)に基づいて各ピストン507aの上死点位置を検出し、燃料噴射制御及び点火時期制御を行うとともに、前記カム角センサ511からの検出信号(CAM信号)と前記クランク角センサ516からの検出信号(CRANK信号)に基づいて高圧燃料ポンプ1のプランジャ2のストロークを検出し、高圧燃料ポンプ1の燃料吐出制御であるソレノイド制御を行っている。なお、ソレノイド制御の基本点となるREF信号は、上記CRANK信号とCAM信号とに基づいて生成される。
【0050】
ここで、図9のCRANK信号の信号が欠けた部分(点線で示す)は、基準位置となるものであり、CYL#1の上死点、又はCYL#4の上死点から所定の位相分ずれた位置にある。そして、コントロールユニット515は、前記CRANK信号の信号が欠けたときに、前記CAM信号がHi又はLoであるかによって、CYL#1側又はCYL#4側であるかを判別する。そして、高圧燃料ポンプ1からの燃料の吐出は、ソレノイド制御信号の立ち上がりからソレノイド200の作動遅れ分の所定時間経過後に開始される一方で、この吐出は、ソレノイド制御信号が終了しても加圧室12からの圧力によって吸入弁5が押されているので、プランジャストロークが上死点に達するまで続けられる。
【0051】
図10は、本実施形態のポンプ制御信号算出手段1502を具体的に示した制御ブロック図である。ポンプ制御信号算出手段1502は、ソレノイド200のON信号のタイミングを演算する基準角度演算手段704と、そのON信号の幅を算出するポンプ信号通電時間算出手段706とを基本的な構成とし、基準角度演算手段704は、基本角度算出手段701の基本角度BASANG、目標燃料圧力算出手段702の目標燃圧Ptarget、燃料圧力入力処理手段703の計測燃料圧力Prealに基づいて、前記ON信号の出力開始の基準となる基準角度REFANGを演算する。
【0052】
そして、前記基準角度REFANGに、ソレノイド作動遅れ補正手段705による作動遅れ補正分PUMREを加えてソレノイド200のON信号の出力開始角度STANGを計算し、ソレノイド200のON信号のタイミングとしてソレノイド駆動手段707に出力する。
【0053】
また、ポンプ信号通電時間算出手段706は、運転条件に基づいて高圧燃料ポンプ1のソレノイド200の通電要求時間TPUMKEMAPを演算する。通電要求時間TPUMKEMAPの値は、バッテリ電圧が低くソレノイド抵抗が大きい、ソレノイド吸引力発生最悪条件においてであっても、ポンプ室2の圧力で吸入弁5を閉じられるようになるまで吸入弁係合部材201を保持し、確実に吸入弁5を閉弁できる値を設定する。一方、通電時間最大値算出手段ブロック710では、ソレノイドの吸引力が次の吐出行程まで維持されないための通電時間最大値TPUMKEMAXを演算する。最小値選択部709では、通電要求時間TPUMKEMAPと通電時間最大値TPUMKEMAXとの最小値を選択し、通電時間TPUMKEとしてソレノイド駆動手段707に出力する。つまり、通電要求時間TPUMKEMAPを通電時間最大値TPUMKEMAXで上限値制限を行う。
【0054】
そして、前記出力開始角度STANGと前記通電時間TPUMKEからソレノイド200の駆動を行う。ここで、ソレノイド作動遅れ補正手段705は、ソレノイド200の電磁力、ひいては作動遅れ時間がバッテリ電圧によって変わることから、バッテリ電圧に基づいてソレノイド作動遅れ補正を算出している。
【0055】
次に、通電時間最大値算出手段710内の第一の実施例における具体的な説明を行う。絶対信号終了位相算出手段708では、絶対に通電信号をOFFしていなければならない基本点(REF信号)からの角度OFFANGを演算する。この角度は、高圧ポンプ吐出行程に通電を開始した信号をポンプ吸入行程までONし続けても、この場合における吸入行程の通電は、吸入弁閉弁に関与しないので、消費電流低減のため、基本点(REF信号)からの角度OFFAMGを基本点からプランジャ上死点までの角度以下に設定する。加えて、通電信号OFF後のソレノイドの吸引力が次の吐出行程まで維持されない角度を設定する。
【0056】
また、図11は、ソレノイド制御信号(通電信号)、通電電流値、及び、シレノイドの吸引力の関係を示した図であり、通電信号OFF後、ソレノイドには一定期間電流が流れ、電流が一定値以下に落ちるまで吸引力は維持される。この期間はコイル抵抗およびバッテリ電圧に依存する。また、位相制御を行っているため、期間を角度に単位変換するため回転数の入力も必要となる。つまり、前記基本点(REF信号)からの角度OFFANGは、コイル抵抗、バッテリ電圧、回転数の少なくとも一つを用いて演算する。
【0057】
図12は、出力開始角度STANG、基本点(REF信号)からの角度OFFANG、通電時間最大値TPUMKEMAXの関係を示している。基本点(REF信号)からの角度OFFANGと出力開始角度STANGの差が通電時間最大値TPUMKEMAXとなる。
【0058】
図13は、通電時間最大値算出手段710内の第二の実施例を示したものである。通電時間最大値基本値算出手段711では、燃料噴射量、エンジン回転数、燃料圧力等から求められる出力開始角度STANGとエンジン回転数とから通電時間最大値基本値を算出する。該通電時間最大値基本値に、バッテリ電圧補正手段712で算出されたバッテリ電圧補正係数をかけることにより通電時間最大値を算出し、最小値選択部709へ出力する。
【0059】
図14は、本発明の第二の実施形態のポンプ制御信号算出手段1502を示したもので、第一の実施形態のポンプ制御信号算出手段1502との相違は、最小値選択部709(図10参照)に代えて通電時間算出手段713を備えたことである。該通電時間算出手段713は、ポンプ信号通電時間算出手段706で算出されたTPUMKEMAPと通電時間最大値算出手段710で算出されたTPUMKEMAXに基づき通電時間TPUMKEを算出してソレノイド駆動信号に出力するものである。
【0060】
図15は、通電時間算出手段713における制御フローを示したももである。ステップ3001で割込み処理が開始される。該割込み処理は、例えば10ms毎のような時間周期でも、例えばクランク角度180deg毎のように回転周期でもよい。ステップ3002では、通電要求時間TPUMKEMAPおよび通電時間最大値TPUMKEMAXを読み込む。ステップ3003においては通電要求時間TPUMKEMAPと通電時間最大値TPUMKEMAXの大小関係を判定し、通電時間最大値TPUMKEMAXの方が大きい場合、ポンプ位相制御信号通電時間TPUMKE=TPUMKEMAPとして出力する。一方、通電時間最大値TPUMKEMAXの方が小さい場合、通電要求時間TPUMKEMAPを出力することが不可能であると判定し、ポンプ位相制御信号通電時間TPUMKE=0として、ソレノイドへの通電を禁止する。
【0061】
前記ポンプ制御信号算出手段1502による処理において、ソレノイド200の通電要求時間TPUMKEMAP>通電時間TPUMKEとなることがある。この場合、ソレノイド吸引力発生最悪条件において、吸入弁を確実に閉弁できない可能性があり、吸入弁を確実に閉弁できないことにより、ポンプが圧送を行えず燃料圧力の脈動を大きくする可能性がある。
【0062】
図16は、ポンプが圧送を行えず燃料圧力が脈動する可能性のある場合の制御フローを示したものである。
ステップ3101で割込み処理を開始する。割込み処理は、例えば10ms毎のような時間周期でも、あるいはクランク角度180deg毎のように回転周期でもよい。ステップ3102では、通電要求時間TPUMKEMAPおよび通電時間TPUMKEを読み込む。ステップ3103からステップ3105においては、通電時間TPUMKEが通電要求時間TPUMKEMAPより小さく、かつ成層燃焼運転を行っており、かつ脈動による失火の可能性があると判定した場合には、燃圧の変動に強い均質燃焼運転に移行する。
【0063】
図17は、前記コントロールユニット515による燃圧の制御に対する前記ソレノイド制御信号の出力開始角度STANG、及び通電時間TPUMKE等のパラメータを示したものであり、図10の本実施形態のポンプ制御信号算出手段1502の制御を具体的に説明した図である。前記ソレノイド200のON信号の出力タイミングである出力開始角度STANGは、次の式(1)のように求めることができる。
【0064】
【数1】
STANG=REFANG−PUMRE (1)
【0065】
ここで、基準角度REFANGは、内燃機関507の運転状態に基づいて基準角度算出手段704(図10)で算出される。PUMREはポンプ遅れ角度であり、ソレノイド作動遅れ補正手段705(図10)で算出され、例えば、バッテリ電圧により変化するアクチュエータ駆動時間、すなわちソレノイド通電に基づいた吸入弁係合部材201の作動遅れを示している。
【0066】
次に、ソレノイド200のON信号の幅であるポンプ位相制御信号通電時間TPUMKEは、ポンプ位相制御信号通電時間算出手段706を基本値とし、運転状態に基づいて算出する(図10)。そして、出力開始角度STANGによって、前記REF信号の立ち上がりである基本点からどれくらいで吸入弁5を閉じさせるソレノイド200のON信号を出力するか、即ち、ソレノイド制御信号の出力タイミングを求める。一方、ポンプ位相制御信号通電時間TPUMKEによって、前記ソレノイド制御信号をどれくらいの時間で出力し続けるか、すなわちソレノイド制御信号の幅を求める。
【0067】
本実施形態の高圧燃料ポンプ制御装置は、算出されたソレノイド制御信号出力タイミングから算出された時間分通電することを基本とし、信号終了タイミングが既定値を超えた場合には、ポンプ位相制御信号通電時間に制限を行っている。以上のように、本発明の前記実施形態は、前記構成に基づいて次の機能を奏する。
【0068】
本実施形態のコントロールユニット515は、シリンダ507bに備えられた燃料噴射弁54と、該燃料噴射弁54に燃料を圧送させる高圧燃料ポンプ1とを有する筒内噴射内燃機関507の高圧燃料ポンプ制御装置であって、前記高圧燃料ポンプ1は、該高圧燃料ポンプ1内の燃料を加圧するプランジャ2と、前記高圧燃料ポンプ1の吐出量又は圧力を可変にするために位相制御されるソレノイド200と、前記ソレノイド200のON信号にて燃料の吸入通路10を閉弁させる吸入弁5とを有し、前記制御装置は、ポンプ制御信号算出手段1502を有し、前記ポンプ制御信号算出手段1502は、前記ソレノイド200のOFF信号の出力タイミングを所定の位相の範囲内に制限する手段を有しており、高圧燃料ポンプ1の次の吐出行程に前記ソレノイド200の吸引力が残らないように制御しているので、意図しない燃料量を高圧燃料ポンプ1が吐出することを防ぎ、燃料圧力を最適かつ迅速に制御することができ、燃焼の安定化及び排出ガス性能の改善を図ることができる。
【0069】
図18は、本実施形態の高圧燃料ポンプ制御装置による動作タイミングチャートである。
本実施形態は、通電信号終了タイミングを管理することにより、確実に目標燃圧に制御することが可能となる。確実に目標燃圧に制御することにより、失火およびシリンダ内の燃料の付着を防ぎ、排出ガスの低減に貢献できる。
【0070】
以上、本発明の二つの実施形態について詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく設計において種々の変更ができるものである。
【0071】
例えば、前記実施形態では、高圧燃料ポンプ1が排気弁526のカム軸上に配置されているが、吸入弁514のカム軸上に配置、又はシリンダ507bのクランク軸507dに同期させたものであっても良い。
【0072】
また、通電信号終了タイミングを制限する方法としては、高圧燃料ポンプのプランジャ位置をスイッチ入力として、プランジャが上死点付近に上がってきたとき、電子回路により通電信号を終了する方法でも良い。
【0073】
更に、前記実施形態においては、高圧燃料ポンプの吸入弁をソレノイド(アクチュエータ)で操作して前記ポンプの加圧室の圧力を調整しているが、該加圧室内の圧力調整は、前記吸入弁に限らず、前記ポンプの加圧室とポンプ外部との間に配置され、燃料を連通通過する他の燃料通過弁であっても、本発明を実施できるものである。該燃料通過弁は、前記吸入弁の他に、前記ポンプの加圧室内の燃料を逃がす逃がし弁であっても良いものである。該逃がし弁の場合は、前記吸入弁とは、ソレノイド(アクチュエータ)での操作の仕方が具体的には異なるようになるが、本願の特許請求の範囲に記載されている発明を実施することにおいては、同じである。
【0074】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明に係る内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置は、ソレノイド制御信号の終了タイミングを所定の位相範囲内に制限しているので、燃料圧力を最適、かつ、迅速に制御することができ、排出ガスの性状の悪化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の高圧燃料ポンプ制御装置を備えた内燃機関の制御システムの全体構成図。
【図2】図1の内燃機関の制御装置の内部構成図。
【図3】図1の高圧燃料ポンプを備えた燃料系システムの全体構成図。
【図4】図3の高圧燃料ポンプの縦断面図。
【図5】図3の高圧燃料ポンプの動作タイミングチャート。
【図6】図5の動作タイミングチャートの補足説明図。
【図7】図1の高圧燃料ポンプ制御装置による基本制御ブロック図。
【図8】図3の高圧燃料ポンプにおける吐出流量特性を示す図。
【図9】図1の高圧燃料ポンプ制御装置の基本動作タイミングチャート。
【図10】図7の高圧燃料ポンプ制御装置のポンプ制御信号算出手段の制御ブロック図。
【図11】図3の高圧燃料ポンプにおけるソレノイド制御信号と吸引力の関係を示す図。
【図12】図10の高圧燃料ポンプ制御装置のポンプ制御信号算出手段の補足説明図。
【図13】図10の高圧燃料ポンプ制御装置の通電時間最大値算出手段の他の実施例の基本制御ブロック図。
【図14】本発明の他の実施形態の高圧燃料ポンプ制御装置のポンプ制御信号算出手段の制御ブロック図。
【図15】図10の高圧燃料ポンプ制御装置の動作フローチャート。
【図16】本発明の各実施形態の内燃機関の制御装置におけるポンプが圧送を行えず燃料圧力が脈動する可能性のある場合の制御フローを示した図。
【図17】図10の高圧燃料ポンプ制御装置の基本動作タイミングチャート。
【図18】図10の高圧燃料ポンプ制御装置の燃圧制御時の動作タイミングチャート。
【図19】従来の高圧燃料ポンプ制御装置の燃圧制御時の動作タイミングチャート。
【符号の説明】
1 高圧燃料ポンプ
2 プランジャ
5 吸入弁
11 吸入通路
54 燃料噴射弁
200 アクチュエータ(ソレノイド)
507 筒内噴射内燃機関
507b 気筒
515 高圧燃料ポンプ制御装置(コントロールユニット)
701 アクチュエータの基本角度算出手段
702 目標燃料圧力算出手段
703 実際の燃料圧力を算出する手段(燃圧入力処理手段))
704 アクチュエータの基準角度演算手段
705 アクチュエータの作動遅れ補正手段
706 アクチュエータの駆動信号の幅を算出する手段(ポンプ信号通電時間算出手段)
707 アクチュエータを駆動する手段(ソレノイド駆動手段))
708 通電時間最大値算出手段
713 通電時間算出手段
1502 ポンプ制御信号算出手段(アクチュエータ駆動信号算出手段)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine, and more particularly to a high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine that can variably adjust a discharge amount of high-pressure fuel that is pressure-fed to a fuel injection valve of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Current automobiles are required to reduce emissions of specific substances such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx) contained in automobile exhaust gas from the viewpoint of environmental protection. For the purpose of reducing these, a direct injection engine (a direct injection internal combustion engine) has been developed. The in-cylinder injection internal combustion engine directly injects fuel by a fuel injection valve into a combustion chamber of a cylinder, and promotes combustion of the injected fuel by reducing the particle diameter of fuel injected from the fuel injection valve. In addition, reduction of specific substances in exhaust gas, improvement of engine output, etc. are aimed at.
[0003]
Here, in order to reduce the particle diameter of the fuel injected from the fuel injection valve, a means for increasing the pressure of the fuel is required. Therefore, a high-pressure fuel pump for pumping high-pressure fuel to the fuel injection valve is required. (For example, JP-A-10-153157, JP-A-2001-123913, JP-A-2000-8997, JP-A-11-33638, and JP-A-11-324860). And JP-A-11-324575, JP-A-2000-18130, JP-A-2001-248515 and the like.
[0004]
The technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-153157 aims to improve the fuel supply capacity of a high-pressure fuel supply device for an internal combustion engine. The variable discharge high-pressure pump of the device has three passages in a pump chamber. That is, an inflow passage through which low-pressure fuel flows into the pump chamber, a supply passage through which high-pressure fuel is supplied to the common rail, and a spill passage are communicated. A spill valve is connected to the spill passage, and the spill valve is opened and closed. The discharge amount is adjusted by controlling the spill amount to the fuel tank by the operation. In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-123913, the discharge amount is adjusted by changing the volume of the pump chamber from the start of the suction stroke to immediately before the end of the discharge stroke.
[0005]
The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-8997 discloses a technique for reducing the driving force of a high-pressure fuel pump and controlling the flow rate by controlling the flow rate of high-pressure fuel supplied according to the fuel injection amount of a fuel injection valve. If the pressure on the downstream side (pressurizing chamber side) of the suction valve is equal to or higher than the pressure on the upstream side (suction port side) even when the valve does not operate, An engagement member for generating a valve closing force on the suction valve, the engagement member being provided with a biasing force so as to engage when the suction valve moves in the valve closing direction; An actuator for applying a biasing force in the direction to the engagement member is provided, and the amount of fuel discharged is adjusted by opening and closing the suction valve.
[0006]
Further, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-336638 is for accurately adjusting the fuel regardless of the operating state of the engine. The opening and closing of the solenoid valve is controlled in synchronism with the pressure feed.
[0007]
Furthermore, the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-324860 aims at achieving high precision flow control, miniaturization and cost reduction of a variable discharge high pressure pump. The technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2000-18130 aims to improve responsiveness when the target pressure changes in a device that variably controls the fuel injection pressure. The discharged fuel is relieved to the suction side by using a normally closed solenoid valve, and the fuel pressure on the fuel injection valve side is controlled to improve reliability.
[0008]
Furthermore, the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-248515 discloses a valve opening signal supplied to the normally closed solenoid valve, in order to prevent an abnormal rise in coil temperature from a top dead center to a bottom dead center of a fuel pump plunger. At the predetermined position just above the top dead center during the suction stroke toward.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as shown in FIG. 19, the operation timing chart of the conventional fuel pressure control by the variable discharge amount high pressure pump is such that a
[0010]
For example, when a small discharge amount request is made to the pump, the
[0011]
That is, while the high-pressure pump performs a full discharge, the pump requires a small discharge, so that the measured fuel pressure cannot follow the target fuel pressure. As a result, it becomes impossible to realize an optimum fuel pressure under the operating conditions of the internal combustion engine, and stable combustion cannot be obtained due to the adhesion of fuel to the piston surface, and the problem of deterioration of exhaust gas properties occurs. .
[0012]
That is, the present inventor has found that in controlling the variable discharge amount high pressure pump, it is important to know that the timing of ending the solenoid control signal is important. The end timing of the drive signal of the actuator is calculated using at least one of an engine speed, a fuel injection amount from the fuel injection valve, a battery voltage, and a coil resistance, and based on the calculation, before the top dead center of the plunger. New knowledge that it is necessary to limit to
[0013]
However, although each of the above-mentioned conventional techniques describes, for example, controlling the opening / closing timing of a spill valve for adjusting a fuel pressure feed amount to be sent to a common rail by a control device, it is an actuator of a variable discharge amount high pressure pump. There is no indication of the timing of limiting the control signal of the solenoid, and no particular consideration is given to the above.
[0014]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to limit the end timing of the control signal of the high-pressure fuel pump to thereby improve the stability of the drive control of the high-pressure fuel pump. An object of the present invention is to provide a high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine that can be improved.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine according to the present invention basically includes a fuel injection valve provided in a cylinder, a high-pressure fuel pump that feeds fuel to the fuel injection valve, The high-pressure fuel pump includes a pressurizing chamber, a plunger for pressurizing the fuel in the pressurizing chamber, a fuel-fuel passage valve provided in the pressurization chamber, and an actuator for operating the fuel passage valve. The controller has means for calculating a drive signal of the actuator so as to make the discharge amount or the pressure of the high-pressure fuel pump variable, and the means for calculating the drive signal includes a drive signal of the actuator. And a means for restricting the end timing of the process to a predetermined phase.
[0016]
According to the high pressure fuel pump control apparatus for an internal combustion engine of the present invention configured as described above, the output timing of the drive signal of the actuator that closes the fuel intake passage is within the range of the phase that can reliably control the fuel discharge amount. , The fuel pressure can be controlled optimally and quickly, which can contribute to stabilization of combustion and improvement of exhaust gas performance.
[0017]
In a specific aspect of the high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine according to the present invention, the means for restricting to the predetermined phase restricts the end timing of the drive signal of the actuator to before the top dead center of the plunger. It is characterized by doing.
[0018]
Further, in another specific aspect of the high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine according to the present invention, the means for restricting to a predetermined phase includes: The calculation is performed using at least one of the fuel injection amount from the valve, the battery voltage, and the coil resistance.
[0019]
Still further, in a specific aspect of the high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine according to the present invention, the means for restricting to the predetermined phase uses an electronic circuit, and the driving of the actuator is performed. When the end timing of the signal is limited to the predetermined phase, at least one of a fuel injection amount from the fuel injection valve, a fuel injection timing, and an ignition timing is changed and controlled.
[0020]
The internal combustion engine high-pressure fuel pump control device of the present invention configured as described above, in addition to the end timing of the drive signal of the actuator is limited to the predetermined phase, whether the operation of the internal combustion engine is in stratified combustion, Switching control of combustion of the internal combustion engine can be performed based on whether the pulsation of the fuel pressure is within an allowable value or the like.
[0021]
Another aspect of the high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine according to the present invention includes: a fuel injection valve provided in a cylinder; and a high-pressure fuel pump for pumping fuel to the fuel injection valve. A pressurizing chamber, a plunger for pressurizing the fuel in the pressurizing chamber, a fuel-fuel passage valve provided in the pressurization chamber, and an actuator for operating the fuel-fuel passage valve; In order to make the discharge amount or the pressure of the high-pressure fuel pump variable, a means for calculating a drive signal of the actuator is provided, and the means for calculating the drive signal is such that the output timing of the drive signal of the actuator is a predetermined phase or later Means for not outputting a drive signal in the case, and when the drive signal is not output, the fuel injection amount from the fuel injection valve, the fuel injection timing, and the ignition timing are reduced. It is characterized in that at least one is changed and controlled.
[0022]
In the high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine of the present invention configured as described above, in the control process of the pump control device, the drive request time of the actuator may be longer than the drive time calculated based on operation conditions and the like, In such a case, as the worst condition, the fuel passage valve may not be able to be reliably closed, and the high-pressure pump may not be able to perform pumping, and in consideration of the possibility that the fuel pressure may increase pulsation, Determines that it is impossible to output a drive signal for the actuator, sets the pump phase control signal drive time to 0, and inhibits energization of the solenoid (drive of the actuator).
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 shows an overall configuration of a control system for a direct injection
[0025]
The air taken into the
[0026]
Further, a signal indicating the intake flow rate is output from the
[0027]
On the other hand, fuel such as gasoline is primarily pressurized from a
[0028]
A
[0029]
Further, an A /
[0030]
2, a main part of the
[0031]
3 and 4 show the high-
[0032]
The high-
[0033]
The
[0034]
The pump chamber 8 includes a
[0035]
The
[0036]
The fuel whose pressure has been adjusted to a constant pressure from the
[0037]
The
[0038]
FIG. 5 shows an operation timing chart of the high-
[0039]
Next, a specific operation of the high-
[0040]
When the
[0041]
Next, when the
[0042]
When the suction
[0043]
Further, when the
[0044]
For this reason, when the
[0045]
FIG. 7 is a control block diagram of the high-
[0046]
The basic angle calculating means 701 calculates a basic angle BASANG of a solenoid control signal for turning on the
[0047]
The target fuel pressure calculation means 702 similarly calculates a target fuel pressure Ptarget optimal for the operating point based on the operating state and outputs the target fuel pressure Ptarget to the pump control signal calculation means 1502. The fuel pressure input processing means 703 filters the signal of the
[0048]
Then, the pump control signal calculation means 1502 calculates the solenoid control signal, which is an actuator drive signal, based on the signals, and outputs the calculated signal to the solenoid drive means 707, as described later.
[0049]
FIG. 9 shows a timing chart of the operation of the control unit 515 (including the high-pressure fuel pump control device). The
[0050]
Here, the portion where the signal of the CRANK signal is missing (shown by a dotted line) in FIG. 9 is a reference position, and is a predetermined phase from the top dead center of
[0051]
FIG. 10 is a control block diagram specifically showing the pump control signal calculation means 1502 of the present embodiment. The pump control signal calculating means 1502 basically includes a reference angle calculating means 704 for calculating the timing of the ON signal of the
[0052]
Then, the output start angle STANG of the ON signal of the
[0053]
Further, the pump signal energization time calculation means 706 calculates the energization request time TPUMKEMAP of the
[0054]
Then, the
[0055]
Next, a specific description of the first embodiment of the energization time maximum value calculation means 710 will be given. The absolute signal end phase calculation means 708 calculates an angle OFFANG from a basic point (REF signal) where the energization signal must be absolutely turned off. Even if the signal which started the energization in the high-pressure pump discharge stroke is kept ON until the pump suction stroke, the energization in the suction stroke in this case does not contribute to the closing of the suction valve. The angle OFFAMG from the point (REF signal) is set to be equal to or less than the angle from the basic point to the plunger top dead center. In addition, an angle at which the attraction force of the solenoid after the energization signal is turned off is not maintained until the next ejection stroke is set.
[0056]
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between the solenoid control signal (energization signal), the energization current value, and the attraction force of the solenoid. After the energization signal is turned off, a current flows through the solenoid for a certain period, and The suction force is maintained until it falls below the value. This period depends on the coil resistance and the battery voltage. Further, since the phase control is performed, it is necessary to input the number of rotations in order to convert the period into the unit of angle. That is, the angle OFFANG from the basic point (REF signal) is calculated using at least one of the coil resistance, the battery voltage, and the rotation speed.
[0057]
FIG. 12 shows the relationship between the output start angle STANG, the angle OFFANG from the basic point (REF signal), and the maximum energization time TPUMKEMAX. The difference between the angle OFFANG from the basic point (REF signal) and the output start angle STANG becomes the energization time maximum value TPUMKEMAX.
[0058]
FIG. 13 shows a second embodiment in the energization time maximum value calculation means 710. The energization time maximum basic value calculation means 711 calculates the energization time maximum basic value from the output start angle STANG obtained from the fuel injection amount, the engine speed, the fuel pressure, and the like, and the engine speed. The maximum energizing time is calculated by multiplying the basic value of the energizing time by the battery voltage correction coefficient calculated by the battery voltage correcting means 712, and is output to the minimum
[0059]
FIG. 14 shows the pump control signal calculating means 1502 of the second embodiment of the present invention. The difference from the pump control signal calculating means 1502 of the first embodiment is that the minimum value selecting section 709 (FIG. (See FIG. 2) is provided with an energization
[0060]
FIG. 15 shows a control flow in the energization time calculation means 713. In
[0061]
In the processing by the pump control signal calculating means 1502, the energization request time TPUMKEMAP of the
[0062]
FIG. 16 shows a control flow in a case where the pump cannot perform pumping and the fuel pressure may pulsate.
In
[0063]
FIG. 17 shows parameters such as the output start angle STANG of the solenoid control signal and the energization time TPUMKE for the control of the fuel pressure by the
[0064]
(Equation 1)
STANG = REFANG-PUMRE (1)
[0065]
Here, the reference angle REFANG is calculated by the reference angle calculation means 704 (FIG. 10) based on the operating state of the
[0066]
Next, the pump phase control signal energizing time TPUMKE, which is the width of the ON signal of the
[0067]
The high-pressure fuel pump control device according to the present embodiment basically supplies power for the time calculated from the calculated solenoid control signal output timing, and supplies the pump phase control signal when the signal end timing exceeds a predetermined value. There is a time limit. As described above, the embodiment of the present invention has the following functions based on the configuration.
[0068]
The
[0069]
FIG. 18 is an operation timing chart of the high-pressure fuel pump control device of the present embodiment.
According to the present embodiment, the target fuel pressure can be reliably controlled by managing the energization signal end timing. By reliably controlling the fuel pressure to the target fuel pressure, misfire and adhesion of fuel in the cylinder can be prevented, thereby contributing to reduction of exhaust gas.
[0070]
As described above, the two embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs may be made without departing from the spirit of the present invention described in the appended claims. It can be changed.
[0071]
For example, in the above-described embodiment, the high-
[0072]
Further, as a method of limiting the energization signal end timing, a method may be used in which the plunger position of the high-pressure fuel pump is used as a switch input and the energization signal is ended by an electronic circuit when the plunger rises near top dead center.
[0073]
Further, in the above-described embodiment, the suction valve of the high-pressure fuel pump is operated by a solenoid (actuator) to adjust the pressure of the pressurizing chamber of the pump. The present invention is not limited to this, and the present invention can be implemented with another fuel passage valve that is disposed between the pressurizing chamber of the pump and the outside of the pump and communicates and passes fuel. The fuel passage valve may be a release valve for releasing fuel in the pressurized chamber of the pump, in addition to the suction valve. In the case of the relief valve, the manner of operation by a solenoid (actuator) is specifically different from that of the suction valve. However, in implementing the invention described in the claims of the present application. Are the same.
[0074]
【The invention's effect】
As understood from the above description, the high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine according to the present invention limits the end timing of the solenoid control signal to within a predetermined phase range, so that the fuel pressure is optimized, and Control can be performed quickly, and deterioration of exhaust gas properties can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a control system for an internal combustion engine including a high-pressure fuel pump control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an internal configuration diagram of the control device for the internal combustion engine of FIG. 1;
FIG. 3 is an overall configuration diagram of a fuel system including the high-pressure fuel pump of FIG. 1;
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the high-pressure fuel pump of FIG. 3;
FIG. 5 is an operation timing chart of the high-pressure fuel pump of FIG. 3;
FIG. 6 is a supplementary explanatory diagram of the operation timing chart of FIG. 5;
FIG. 7 is a basic control block diagram of the high-pressure fuel pump control device of FIG. 1;
FIG. 8 is a view showing a discharge flow rate characteristic in the high-pressure fuel pump of FIG. 3;
FIG. 9 is a basic operation timing chart of the high-pressure fuel pump control device of FIG. 1;
FIG. 10 is a control block diagram of a pump control signal calculation means of the high-pressure fuel pump control device of FIG. 7;
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a solenoid control signal and a suction force in the high-pressure fuel pump of FIG. 3;
FIG. 12 is a supplementary explanatory diagram of a pump control signal calculation means of the high-pressure fuel pump control device of FIG. 10;
FIG. 13 is a basic control block diagram of another embodiment of the energization time maximum value calculating means of the high pressure fuel pump control device of FIG. 10;
FIG. 14 is a control block diagram of a pump control signal calculating means of the high-pressure fuel pump control device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an operation flowchart of the high-pressure fuel pump control device of FIG. 10;
FIG. 16 is a diagram showing a control flow in a case where the pump cannot perform pumping and the fuel pressure may pulsate in the control device for an internal combustion engine according to each embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a basic operation timing chart of the high-pressure fuel pump control device of FIG. 10;
FIG. 18 is an operation timing chart at the time of fuel pressure control of the high-pressure fuel pump control device of FIG. 10;
FIG. 19 is an operation timing chart at the time of fuel pressure control of a conventional high-pressure fuel pump control device.
[Explanation of symbols]
1 High pressure fuel pump
2 plunger
5 Suction valve
11 Inhalation passage
54 fuel injection valve
200 Actuator (solenoid)
507 In-cylinder injection internal combustion engine
507b cylinder
515 High-pressure fuel pump control unit (control unit)
701 Actuator basic angle calculation means
702 Target fuel pressure calculation means
703 Means for calculating actual fuel pressure (fuel pressure input processing means)
704 Actuator reference angle calculation means
705 Actuator operation delay correction means
706 Means for calculating width of actuator drive signal (pump signal energization time calculation means)
707 Means for driving actuator (solenoid driving means)
708 Power-on time maximum value calculation means
713 Energization time calculation means
1502 Pump control signal calculation means (actuator drive signal calculation means)
Claims (7)
前記高圧燃料ポンプは、加圧室と、前記加圧室内の燃料を加圧するプランジャと、前記加圧室内に設けた燃料燃料通過弁と、前記燃料通過弁を操作するアクチュエータとを有し、
前記制御装置は、前記高圧燃料ポンプの吐出量又は圧力を可変とするべく、前記アクチュエータの駆動信号を算出する手段を有し、該駆動信号を算出する手段は、前記アクチュエータの駆動信号の終了タイミングを所定の位相に制限する手段を有することを特徴とする内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。A high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine, comprising: a fuel injection valve provided in a cylinder; and a high-pressure fuel pump that pumps fuel to the fuel injection valve,
The high-pressure fuel pump has a pressurized chamber, a plunger that pressurizes fuel in the pressurized chamber, a fuel-fuel passage valve provided in the pressurized chamber, and an actuator that operates the fuel passage valve,
The control device includes a unit that calculates a drive signal of the actuator so as to make the discharge amount or the pressure of the high-pressure fuel pump variable, and the unit that calculates the drive signal includes an end timing of the drive signal of the actuator. A high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine, comprising: means for restricting the pressure to a predetermined phase.
前記高圧燃料ポンプは、加圧室と、前記加圧室内の燃料を加圧するプランジャと、前記加圧室内に設けた燃料燃料通過弁と、該燃料燃料通過弁を操作するアクチュエータとを有し、
前記制御装置は、前記高圧燃料ポンプの吐出量又は圧力を可変とするべく、前記アクチュエータの駆動信号を算出する手段を有し、該駆動信号を算出する手段は、前記アクチュエータの駆動信号の出力タイミングが所定の位相以降の場合に駆動信号を出力しない手段を有することを特徴とする内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。A high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine, comprising: a fuel injection valve provided in a cylinder; and a high-pressure fuel pump that pumps fuel to the fuel injection valve,
The high-pressure fuel pump has a pressurized chamber, a plunger that pressurizes the fuel in the pressurized chamber, a fuel-fuel passage valve provided in the pressurized chamber, and an actuator that operates the fuel-fuel passage valve,
The control device has means for calculating a drive signal of the actuator so as to make the discharge amount or the pressure of the high-pressure fuel pump variable, and the means for calculating the drive signal includes an output timing of the drive signal of the actuator. A high-pressure fuel pump control device for an internal combustion engine, comprising: means for not outputting a drive signal when the control signal is after a predetermined phase.
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